超高速电梯的关键技术探讨

2020-01-20李占成

中国设备工程 2020年2期

李占成

（河北省特种设备监督检验研究院邯郸分院，河北邯郸 056002）

从超高速电梯发展应用情况来看，大部分超高层建筑施工中采用的超高速电梯大部分是进口的电梯，追究其最终的原因主要在于：国内超高速电梯生产厂家所制造的超高速电梯无论在性能方面还是电力驱动技术方面，都与国外超高速电梯生产厂家制造的电梯相差太多，因此，这就需要国内的超高速电梯生产厂家在超高速电梯生产技术方面突破自身的限制，打破超高速电梯技术的壁垒，按照一定的方式去积极地解决超高速电梯关键技术的方面的研究问题，只有通过这种方式，才可以在最大程度上促进国内超高速电梯的发展，从而使得国内超高速电梯生产厂家在国际上超高速电梯领域获得生存发展的机会。

1 超高速电梯的基本含义以及所使用的具体范围

超高速电梯主要指的是电梯运行的基本速度在6m/s之上，并且指的是建筑的楼层高度在100米以上的建筑中所使用的电梯就可以称为超高速电梯。超高速电梯会根据建筑的高度进行划分，一般情况下，可以划分成以下几个类别：首先，第一，是指的建筑的底层为9层到16层，建筑的具体高度为50米的建筑。第二，依据建筑的高度，还可以将17层到25层，建筑高度为75米的建筑称为中层建筑。第三，建筑物的高度为40层以上或者建筑物的总高度为100米以上的建筑为高层建筑。依据电梯的运行速度不同，在一般情况下，可以划分成以下几种类别：如果电梯的运行速度在1m/s以下的电梯指的是低速电梯。如果电梯的运行速度在1m/s以上并且远远小于2.5m/s时，可以称为中速度电梯。而如果电梯的日常运行速度在2.5m/s以上并且在6m/s以下时，可以称为高速电梯。而如果电梯的运行速度在6m/s以上的时，可以称为超高速电梯。在当前阶段，一般对于超高层建筑的基本定义为：建筑物的高度大于100米或者建筑物的楼层数大于32层的建筑，与此同时，在建筑物的避难层以及消防水压方面，超高层建筑也有着非常严格的要求。早在1968年，日本的外交大厦中就首次应用了超高速电梯。

2 我国国内生产的电梯与西方发达国家所制造的超高速电梯所存在的差距

2．1 超高速电梯的基本性能方面

就超高速电梯行业的发展来看，日本的超高速电梯的运行速度以及超高速电梯的技术比较先进，目前，在日本，超高速电梯的运行速度已经达到了20m/s。然而，在当前阶段，我们国家内部的超高速电梯的运行速度与日本超高速电梯的运行速度以及超高速电梯的生产制造技术方面却还存在很大的差异。

2．2 超高速电梯运行中所使用的电力驱动技术

一些西方发达国家超高速电梯制造生产中使用的电力驱动技术已经达到了很高的水平，与此同时，也将永磁同步电机技术以及相关的能量反馈机制熟练地运用。在国外的超高速电梯中，如果使用这些技术，可以在一定程度上有效地提升国外超高速电梯在节能以及其他方面的舒适程度，然而作为国内的超高速电梯而言，在超高速电梯的制造生产中，使用的关键技术还并不能够达到这种比较高的标准。

3 超高速电梯关键技术的实践应用

随着城市化的不断推进，市场上对于超高速电梯的需求量在不断地增加，因此，作为国内的超高速电梯生产企业而言，就需要在一定程度上打破超高速电梯关键技术的限制，从而在最大程度上满足国内超高速电梯的基本市场需求。所以，对于超高速电梯的关键技术以及实践应用，作为超高速电梯企业来说，在超高速电梯的研发环节需要注意以下几个方面。

3．1 电梯轿厢噪音的控制

针对超高速电梯来说，在电梯的实际运行过程中，往往会因为电梯轿厢与空气的摩擦而在运行过程中发出一些噪音，分析其最终原因，可以发现电梯轿厢内部产生噪音的主要原因主要包含以下因素：电梯轿厢的外形、整个电梯轿厢的基本结构、电梯轿厢的底部基本结构等方面，在通常情况下，一般的电梯都是四方形结构，而超高速的普通电梯的结构具有很大的区别。而观光电梯的结构外形也属于例外，因为观光梯的结构外形设计并不是为了降低电梯运行中的噪音而进行设计的，由于电梯的运行中速度不高，因此，在电梯外形结构方面对于运行的阻力影响往往也相对较小。对于超高速电梯运行过程中电梯轿厢内的噪音控制问题来说，会在电梯轿厢的顶部与电梯轿厢的底部设置整流罩，由于整流罩属于流线型基本结构，因此，可以在超高速电梯的运行结构中起到控制风阻的作用，从而也就在一定程度上有效地降低了电梯轿厢在超高速电梯运行过程中的噪音问题。而对于超高速电梯而言，降低电梯轿厢噪音最有效的方法是采取圆形轿厢并且配合使用圆柱形隧道的方式，通过使用这种设计，电梯轿厢壁到井道内壁的距离相等，可以通过电梯轿厢的外形设计达到降低噪音的目的，作为超高速电梯而言，轿厢壁可以使用双层结构，这样一来，可以在最大程度上实现降低噪音的目的，因此，可以在电梯轿厢的内部采用抽真空的壁板。除此之外，还可以使用隔音以及其他防治噪音的材料作为电梯轿厢的材料，进而可以在一定程度上达到降低噪音的目的。

3．2 减少电梯运行中得振动问题

在超高速电梯的运行过程中，电梯自身会产生一定的振动，主要由以下几个方面的条件所影响：电梯轨道的安装质量、智能控制技术的应用。通常情况下，超高速电梯的顶部高度在100m之上，因此，电梯轨道的安装质量就会直接影响电梯在运行中的振动。然而，在当前阶段，在安装超高速电梯的运行轨道时，在进行轨道校正时，一般会使用激光设备进行核对调整。与此同时，还可以使用电磁式动态控制导靴控制振动，采取磁悬浮式动态振动对导靴进行有效的控制。由于电梯的轿厢以及轨道是通过滚动导轮进行控制的，尽管滚动导轮可以起到有效的减振作用，然而，传统的滚动导轮在当前已经远远无法满足超高速电梯的运行要求，因此，就需要采取发电机式滚动导论进行控制，通过这种方式，可以在一定程度上起到有效控制电梯运行振动的作用。在当前阶段，西方的一些发达国家已经研发出了超导导靴，可以将电梯轿厢与轨道实现非接触运行。目前，在超高速电梯领域，振动测试系统已经成为了超高速电梯研究课题中难度最大的项目，在进行研究的过程中，需要使用与试验设施相配套的研究设备，作为电梯企业而言，则需要企业进行配套设备的研发。

3．3 使用最新的技术对安全钳材料进行创新

针对超高速电梯来说，如果在电梯的正常运行中一旦出现运行速度上的问题，将会造成非常严重的人员伤亡以及设备的损毁。所以，在这种情况下，就需要在安全钳的技术层面出发进行解决。在一般情况下，如果电梯的运行速度在10m/s以上的速度，就会让安全钳运行，然而，传统的安全钳往往使用的是铜或者钢材料，因此，在电梯的运行过程中往往会产生噪音，主要是因为安全钳与轨道进行摩擦，在高温的条件下会将安全钳进行融化。而西方的一些发达国家，安全钳使用的是复合型材料。所以，在当前阶段，在安全钳的制造工艺方面，需要企业研发出具有极强耐热性能的材料应用于安全钳的制作，从而可以在一定程度上保证超高速电梯的正常运行。